数字孪生淮河防洪业务应用技术

技术简介

该技术聚焦淮河流域防洪“预报、预警、预演、预案”中的科技难题，研发数字孪生淮河防洪业务应用技术。技术特点：1.针对流域中小水库影响难以精细考虑的难题，创建网格-水库节点耦合的淮河分布式水文模型，研发基于CPU和GPU异构平台的产汇流解耦高性能并行算法，实现洪水快速、精细化、精准化模拟；2.针对洪水预报作业自动化程度低的难题，提出基于“场次降雨-水利工程-场次洪水”逻辑关系与“实体-属性-属性值”特征描述的暴雨洪水知识图谱构建技术，建成198万套暴雨情景库，创建欧式距离与动态时间弯曲耦合的“量-型”相似度量方法，构建基于“峰-量”联合修正的洪水过程滚动外推预估技术，提升洪水预报的自动化和智能化水平；3.提出水工程群“正反向”高效互馈智能预演技术，在淮河流域构建基于超额水量分配和大型水库群轮库补偿迭代理论的“反向”优化调度模型，实现预报调度“正向”互馈预演、调度方案“反向”智能推荐，解决防洪“四预”时效性关键难题，推动调度模型在实时洪水防御中的落地应用。

主要性能指标

1.预报信息：监测站点增加了21913个，洪水预报方案增加了4738套，计算单元大小由原来1710km²细化至1km²；淮河干流实现由点预报（预报断面）向点线面预报结合预报转变，实现一维水动力学的1km连续断面预报，重点行蓄洪区二维洪水演进过程影响预报； 2.预报精度：主要控制站洪水预报精度提高了5%～8%，决策提供方案数增加10倍以上； 3.预见期：干流主要控制站预见期增加1～3d； 4.系统效率：1万规模网格流域、24h洪水计算耗时在2s左右；支持多人并发（100人以上）计算，对实时雨水情及预报结果的查询可以做到响应时间＜5s；系统支持数据导入导出，通过可靠性、安全性、可维护性、可移植性测试。

推广情况

该技术已在淮河防洪调度业务系统中应用，助力数字孪生淮河防洪“四预”平台建设，有力支撑了2021年、2023年淮河防洪“四预”实战演练，受到了水利部充分肯定。经2021年至2023年实践检验，淮河干流控制站最大流量预报相对误差基本在10%以内，洪水预报预见期能够达到2～4d。同时，该技术已推广至水利部、流域四省等多家水旱灾害防御部门单位。

持有单位：淮河水利委员会水文局（信息中心）

通讯地址：安徽省蚌埠市东海大道3055号

联系人：胡友兵

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